(57)【要約】【課題】  光ファイバとボールレンズとの調芯をより容易にかつより精度良く行うことができるボールレンズ固定構造を得る。【解決手段】  基板３の表面３ａに溝３ｂを形成し、当該溝３ｂの相互に対向する一対の側壁４ｃにそれぞれバネ９を設ける一方、上記溝３ｂの底壁４ｄに貫通孔１４を形成して、当該貫通孔１４内に、溝３ｂ内に突出するように支持ピン１５を嵌挿し、上記バネ９によってボールレンズ６を水平方向に狭持するとともに、上記支持ピン１５によりボールレンズ６を上下方向に支持するようにした【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に溝を形成し、当該溝の中心軸に対して左右対称に配置される一対のバネを設ける一方、前記溝の底壁に貫通孔を形成して、当該貫通孔内に、溝内に突出するように支持ピンを嵌挿し、
前記バネ構造によってボールレンズを水平方向に狭持するとともに、前記支持ピンによりボールレンズを上下方向に支持するようにしたことを特徴とするボールレンズ固定構造。
【請求項２】
前記支持ピンの上端に凹部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のボールレンズ固定構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載のボールレンズ固定構造にボールレンズおよび光ファイバを装着してなるレンズ付き光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信分野等で使用される光デバイスの入出力部等で用いられるボールレンズ固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年拡大が進む光ファイバネットワークでは、様々な光デバイスが実用化されている。これら光デバイスの入出力部には、ボールレンズが用いられる場合があるが、この場合、光ファイバとボールレンズとの位置合わせ（調芯）を精度良く行うことが肝要となる。芯ずれが生じると、損失値が増大するからである。一例として、ボールレンズの直径が４００μｍで、屈折率が１．４８（材質：ガラス）である場合、芯ずれが２．８μｍになると、損失が２ｄＢ悪化してしまう。ここで、市販されている一般的なボールレンズの寸法精度は３μｍ〜１０μｍであるから、かかるボールレンズを無造作に取り付けたのでは、芯ずれに伴う損失値の増大が避けられない。
【０００３】
そこで、従来から、実際に光を通しながら損失が最も小さくなる位置関係を探して、その位置に固定する方法（所謂アクティブアライメント法）が採用されている。光ファイバの先端部にボールレンズを装着したレンズ付きファイバについても、この方法が採用される場合がほとんどである。しかし、アクティブアライメント法では、上記調芯作業を行うのに手間がかかり製造コストの増大を招くという問題があった。
【０００４】
このため、予め固定位置を決定する構造を設けておき、上述したような調芯作業を行うことなくボールレンズを所定位置に設置する方法（所謂パッシブアライメント法）が採用される場合もある（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−２５３５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、パッシブアライメント法では、上記固定位置を決定する構造の位置や形状の精度を向上させるのが難しい場合が多い。特許文献１の場合には、光ファイバの先端部に位置精度良く嵌合空洞部を形成するのが難しく、損失を低減しにくくなるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、光ファイバとボールレンズとの調芯をより容易にかつより精度良く行うことができるボールレンズ固定構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明にかかるボールレンズ固定構造にあっては、基板表面に溝を形成し、当該溝の中心軸に対して左右対称に配置される一対のバネを設ける一方、上記溝の底壁に貫通孔を形成して、当該貫通孔内に、溝内に突出するように支持ピンを嵌挿し、上記バネ構造によってボールレンズを水平方向に狭持するとともに、上記支持ピンによりボールレンズを上下方向に支持するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明にかかるボールレンズ固定構造にあっては、上記支持ピンの上端に凹部を形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明にかかるレンズ付き光ファイバにあっては、上記ボールレンズ固定構造にボールレンズおよび光ファイバを装着してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、基板表面に溝を形成してなるボールレンズ固定構造において、上記バネ構造によってボールレンズを水平方向に狭持するとともに、上記支持ピンによりボールレンズを上下方向に支持するようにしたため、より精度良くかつより容易にボールレンズを光ファイバに位置合わせすることができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、上記支持ピンの上端に凹部を形成したため、ボールレンズを支持ピン上により確実に支持することができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、上記ボールレンズ固定構造を用いて調芯することにより、より容易にかつより安価に、より精度良く調芯されたレンズ付き光ファイバを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかるボールレンズ固定構造を構成する基板の平面図、図２は、ボールレンズ固定構造の断面図（溝の延伸方向に沿い基板表面に垂直な断面での断面図；図１のＡ−Ａ断面図）である。なお、本明細書では、便宜上、基板の積重方向（図２における上下方向）を上下方向と規定する。
【００１５】
本実施形態では、基板の表面３ａ側に溝３ｂ，３ｃ等を形成することで、ボールレンズ固定構造１を構成している。
【００１６】
図１に示すように、基板３の表面３ａには、平面視矩形状の溝３ｂと、前記溝より狭い平面視矩形状の溝３ｃとが形成されている。
【００１７】
溝３ｂは、基板３の一端側に設けられる開口部４ａから端面４ｂまで、大きさが一定の矩形断面（幅の１／２以上の深さを有し、その深さが少なくともボールレンズ６の直径のばらつき上限値以上とする断面）を有するように形成される。
【００１８】
溝３ｂの一対の側壁４ｃには、それぞれ、同一形状のバネ９が形成されている。本実施形態では、バネ９は、開口部４ａ側（図１では左側）を固定された平面視矩形の片持ち梁状に形成されている。このバネ９は、公知の半導体プロセスによって形成することができる。例えば、バネ９の裏面側（図１においてバネ９に対して中心軸８の反対側）、側面側（図３においてバネ９に対して中心軸８の反対側）、および先端面側（図１においてバネ９の右側）となる部分１０に酸化膜層を形成しておき、液体状のエッチャントを用いた所謂ウエットエッチング法によって、この部分の酸化膜層を消失させ、片持ち梁状のバネ９を得ることができる。
【００１９】
一対のバネ９は、溝３ｂの中心軸８（または中心軸８を含む表面３ａに垂直な平面）について対称に形成される。高精度な微細加工が可能な半導体プロセスを用いて形成することにより、所期の位置および形状に精度良く形成することができる。
【００２０】
なお、これら一対のバネ９がボールレンズ６を左右方向に狭持することができるよう、バネ９の当接面同士の間隔は、ボールレンズ６の直径の個体差ばらつきの下限値（直径）より僅かに狭く設定してある。
【００２１】
また、溝３ｂの底壁４ｄには、支持ピン１５が嵌挿される貫通孔１４が形成されている。この貫通孔１４は上下方向（すなわち基板３の表面に垂直な方向）に伸びている。支持ピン１５は、貫通孔１４内の所定位置に例えば圧入や接着等で固定することができるようになっており、その上端には、例えばすり鉢状の凹部１５ａが形成してある。よって、貫通孔１４に固定された支持ピン１５の凹部１５ａによって溝３ｂ内に挿入されたボールレンズ６の下端を支持することができる。
【００２２】
溝３ｂに連接して形成される溝３ｃは、溝３ｂの端面４ｂに設けられる連通部５ａと開口部４ａの他方側の基板３の端部側に設けられる開口部５ｂとを結び、大きさが一定の矩形断面（但し、溝３ｂより小さい断面）を有するように形成される。この溝３ｃの幅方向の中心位置（平面）は、溝３ｂの幅方向中心位置（平面）と同じになるようにしてある。
【００２３】
ここで、溝３ｃは光ファイバの挿入部として用いられる。そして、光ファイバの幅方向中心位置（平面）が溝３ｃの幅方向中心位置（平面）と一致するよう、溝３ｃの幅は光ファイバの直径と同じにしてある。
【００２４】
一方、溝３ｂはボールレンズ６の挿入部として用いられる。ボールレンズ６は、溝３ｂ内において、一対のバネ９によって左右方向に狭持される。ここで、一対のバネ９は、中心軸８について左右対称に形成されている上、バネ定数を等しくしてある。したがって、一対のバネ９に狭持されるボールレンズ６の中心は、その大きさによらず、中心軸８を通って上下に伸びる平面内に位置することになる。
【００２５】
また、ボールレンズ６は、同じ溝３ｂ内において、支持ピン１５によって上下方向に支持されている。したがって、アクティブアライメントまたはパッシブアライメントによって支持ピン１５の位置を上下に調整することで、ボールレンズ６の中心を中心軸８に容易に配置することが可能である。
【００２６】
したがって、溝３ｂに挿入されたボールレンズ６の中心を、溝３ｃに配置された光ファイバの中心軸（および光ファイバの先端部の中心）８に容易に位置合わせすることができるようになる。すなわち、本実施形態にかかるボールレンズ固定構造１を用いることで、ボールレンズ６と光ファイバとが精度良く調芯された構造を、極めて容易に得ることができる。なお、溝３ｂ，３ｃの中心軸８は、光ファイバの中心軸、すなわち光学中心軸に相当するものとなる。
【００２７】
こうして光ファイバとボールレンズ６とを装着したボールレンズ固定構造１は、レンズ付き光ファイバとして用いることができる。
【００２８】
ところで、基板３の表面３ａに形成する溝３ｂ，３ｃは、ドライエッチング法を用いて形成することができる。ドライエッチング法は、ウエットエッチング法に比べて異方性が高く、基板３の表面に所定幅の矩形の溝を精度良く形成するのに適している。
【００２９】
以上の本実施形態によれば、基板３の表面３ａに溝３ｂを形成してなるボールレンズ固定構造１において、一対のバネ９によってボールレンズ６を水平方向に狭持するとともに、支持ピン１５によりボールレンズ６を上下方向に支持するようにしたため、より精度良くかつより容易にボールレンズ６を光ファイバに位置合わせすることができる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、支持ピン１５の上端に凹部１５ａを形成したため、ボールレンズ６を支持ピン１５上により確実に支持することができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、上記ボールレンズ固定構造１を用いて調芯することにより、より容易にかつより安価に、より精度良く調芯されたレンズ付き光ファイバを得ることができる。
【００３２】
（第２実施形態）図３は、光ファイバおよびボールレンズを所定の取付位置に装着したボールレンズ固定構造の平面図である。なお、本実施形態では、上記第１実施形態にかかるボールレンズ固定構造と同様の構成要素を有している。よって、それらについては同じ符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【００３３】
上記第１実施形態にかかるボールレンズ固定構造１が、基板３の表面３ａにおいて、溝３ｂの両側に溝３ｃが形成されていたのに対し、本実施形態にかかるボールレンズ固定構造１Ａは、基板３Ａの表面３ａにおいて溝３ｃを溝３ｂの一方側のみに形成したものである。ただし、溝３ｂ，３ｃ自体の構成は、上記第１実施形態と全く同様である。かかるボールレンズ固定構造１Ａにボールレンズ６および光ファイバ７を装着することで、レンズ付き光ファイバ２０として用いることができる。
【００３４】
すなわち、本実施形態によれば、ボールレンズ固定構造１Ａを用いて調芯することにより、より容易にかつより安価に、より精度良く調芯されたレンズ付き光ファイバを得ることができる。
【００３５】
（第３実施形態）図４は、本実施形態にかかるボールレンズ固定構造の平面図である。なお、本実施形態でも、上記各実施形態にかかるボールレンズ固定構造と同様の構成要素を有している。よって、それらについては同じ符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【００３６】
本実施形態では、基板３Ｂに、上記第２実施形態にかかるボールレンズ固定構造１Ａ（すなわち溝３ｂ，３ｃ、貫通孔１４、および支持ピン１５、およびバネ９）を複数平行に並べて形成したものである。そして、複数形成された溝３ｂ，３ｃのそれぞれに、ボールレンズ６および光ファイバ７を固定して、調芯されたレンズ付き光ファイバアレイ２０Ａを構築している。
【００３７】
本実施形態によれば、ボールレンズ６と光ファイバ７とが精度良く調芯されたレンズ付き光ファイバアレイを、調芯作業を必要とせず、容易に得ることができる。これにより、光デバイスの入出力部を一括して形成することができるようになり、別個に形成して組み合わせる場合に比べてコスト的に有利になる。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に種々の改変を施すことができる。例えば、このボールレンズ固定構造を利用するデバイス等を、同じ基板内に形成することも可能である。その場合、当該デバイスとボールレンズ固定構造との間でも調芯作業を行う必要が無くなるという利点がある。また、光ファイバとボールレンズとが接触する構成とする場合、その接続面に反射防止膜を形成するようにしてもよい。また、上記実施形態では、酸化膜層をウエットエッチング法によって除去する手法について例示したが、可能である部分については、ドライエッチング法を用いてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第一実施形態にかかるボールレンズ固定構造の平面図。
【図２】本発明の第一実施形態にかかるボールレンズ固定構造の断面図（図１のＡ−Ａ断面図）。
【図３】光ファイバおよびボールレンズを所定の取付位置に装着した本発明の第二実施形態にかかるボールレンズ固定構造（レンズ付き光ファイバ）の平面図。
【図４】光ファイバおよびボールレンズを所定の取付位置に装着した本発明の第三実施形態にかかるボールレンズ固定構造（レンズ付き光ファイバ）の平面図。
【符号の説明】
【００４０】
１，１Ａ  ボールレンズ固定構造
３，３Ａ，３Ｂ  基板
３ａ  表面
３ｂ  溝
４ｃ  側壁
４ｄ  底壁
６  ボールレンズ
７  光ファイバ
８  中心軸（光学中心軸）
９  バネ（バネ構造）
１４  貫通孔
１５  支持ピン
２０，２０Ａ  レンズ付き光ファイバ（アレイ）
【図１】
2006146072.tif 000003
【図２】
2006146072.tif 000004
【図３】
2006146072.tif 000005
【図４】
2006146072.tif 000006